정기보수(Turn Around)시 고려사항

 

화학공장의 정기보수(Turn Around) 시 각종 사고 위험에 노출이 되어 있어 이에 대해 공유하고자 한다.

 

 

정기보수(Turn Around)시 고려사항

 

화학공장의 보수작업은 과거 운전기술이 미약하고, 기계의 제작기술이 좋지 않았으며, 유지보수기술이 취약하던 시기에 짧게는 한․두 달, 길게는 1년에 1번 정도 이루어진 관계로 연차보수(annual shut-down)라 불리기도 하였다. 하지만 요즈음은 운전기술 등의 발전으로 그 주기는 늘어나고 있는 실정이므로 용어 자체도 연차보수 대신 정기보수(turn around)라는 용어를 많이 사용하고 있는 형편이다.

이러한 작업은 설비의 성능을 보전하기위한 주된 목적뿐만 아니라 여러 가지 목적에 의해서 수행되는데 짧은 기간에 다수의 인원이 참여하는 것은 물론이고 위험물을 취급하는 공장에서 화기작업 등 위험성이 큰 작업을 해야 하기 때문에 사고발생의 확률이 높고 관리의 비중도 높아지게 된다.

 

 

정기보수시의 위험성

 

1. 화학공장 전체 재해의 70% 이상

과거 통계상 매년 정기보수를 실시하던 시기에 화학공장의 보수작업시에 발생되었던 재해의 발생비율은 70% 이상으로 나타남. 그러나 공장의 운전기술이나 설비의 성능, 유지보수기술이 발전하여 보수의 기간이 길게는 5년까지 연장된 현재의 재해발생 비율은 낮아지고 있으나 아직도 전체적으로 가장 높은 비율을 가지고 있음.

 

2. 단시간에 동시 다발적인 업무수행

1년 이상의 운전기간에 비해 현저히 짧은 1달 정도의 기간에 여러 분야의 일들이 동시에 이루어져야 하므로 작업현장에서 안전관리가 효율적으로 이루지기가 어려운 상황임.

 

3. 다수의 외부 근로자 활용

짧은 기간에 다량의 작업을 수행해야 하므로 자체 인원으로는 수행이 어려워 다수의 외부 인원이 참여해야함. 하지만 외부에서 참여하는 인원은 공장의 특성이나 취급물질의 위험성에 대해 자세한 지식이 부족해 자체인원이 수행할 때 보다 사고발생의 위험성이 더 큰 상태임.

 

4. 화기작업 등 위험작업 수행

화학공장은 운전 중에 인화성이 있는 물질을 포함한 위험물을 다량 취급하고 있으므로 화재의 3요소인 불씨를 사용하는 화기작업등 위험작업이 제한된다. 그러나 정비/보수작업시에는 이러한 위험작업을 수행하지 않으면 작업이 이루어질 수 없으므로 정상운전보다 사고발생의 위험성은 커지게 된다.

 

 

보수작업시 발생되는 재해의 유형

 

1. 불안전한 행동 : 88%

일반적으로 화학공장에서 발생되는 재해의 대부분은 설비의 결함이나 불안전한 상태에 의해 발생되는 것보다 설비를 다루는 근로자들의 불안전한 행동에 의한 것으로 통계는 말해주고 있다. 그래서 짧은 시간에 다수의 근로자가 참여하는 보수작업은 심도 깊은 관리가 필요하다.

 

2. 불안전한 상태 : 10%

화학공장에서 설비의 결함이나 잘못된 설계에 의해 발생되는 사고는 발생확률이 높은 편이 아니지만 발생되면 그 피해의 규모는 아주 크다. 그래서 설비상의 문제(설계의 잘못, 설비결함)는 공장의 설계시와 자재의 검수과정에서부터 지속적으로 관리되어야 한다.

 

3. 천재지변 : 2%

지진이나 태풍, 해일 등 천재지변에 대한 위험은 확률은 크지 않지만 설비의 설치 이후에는 대응이 쉽지 않으므로 공장의 설치계획단계나 설계단계에서부터 검토되고 반영되어야 한다.

 

 

정기보수시의 조치내용

 

1. 공장가동정지(shut down)

가. 부하감소(load down)

공장의 가동을 정지하기위해서는 부하를 서서히 줄여 최소부하(설계용량의 50 ∼ 60% 정도)까지 낮춘다.

나. 탑조류의 액위최소화(level minimum)

공정내의 정체량을 최소화하기위하여 각종 탑조류의 액위를 운전이 가능한 최소한의 액위까지 낮춘다.

다. 가동정지

정해진 순서에 따라 공장의 가동을 정지한다.

라. 경계(battery limit)상의 밸브차단

인근의 공장들과 연결되어 있는 B/L상의 원료나 제품 이송배관의 차단밸브를 잠그고 맹판작업 실시.

마. 구간차단

공장 내의 작업에 필요한 구간을 설정하고 구간별 차단작업을 실시.

바. 감압(depressing)

구간별로 차단된 각종설비내부의 압력을 플레어스택, 세정기 등을 통하여 감압을 실시한다.

사. 액상성분 배출(liquid drain)

설비의 하부에 정체되어 있는 액상의 성분을 배출배관을 통하여 안전한 장소로 배출한다.

 

 

2. 공정치환(purge)

공정치환은 설비내부에 들어 있는 탄화수소(hydrocarbon)류를 공기로 치환하는 것을 말한다. 그러나 탄화수소를 공기로 치환할 경우 화재나 폭발의 위험이 있으므로 불활성기체로 탄화수소를 치환한 다음 불활성기체를 공기로 치환해야 한다.

 

가. 치환매체

치환매체로 사용하는 물질은 불활성이면서 기체 상태인 것을 사용한다. 아르곤과 같은 불활성기체를 사용할 수도 있지만 경제적 측면에서 다음과 같은 기체를 많이 사용한다.

질소(N2), 스팀(steam), 이산화탄소(CO2)

나. 치환시 주의사항

맹판작업은 치환 이전에 실시해야 한다.

치환대상설비의 내부압력이 비정상적으로 치환용으로 사용하는 불활성기체의 압력보다 높을 가능성이 있는 경우에는 불활성기체의 공급배관에 역지밸브(check valve)를 설치하는 것이 바람직하다.

 

 

3. 치환방법

치환의 방법에는 일반적으로 다음의 4가지 방식을 사용하는데 치환대상물의 형태나 특성을 고려하여 적정한 방법을 적용하여야 한다.

 

가. 압력치환(pressure purge)

압력치환은 용기류와 같이 부피가 있는 설비의 치환에 적정한 방법이다. 치환물질을 원하는 압력까지 가압한 후 배출하는 방법으로 진행한다. 주의할 점은 가압압력이 대상설비의 설계압력을 초과해서는 안 되며 일반적으로 정상운전압력을 가압의 최고압력으로 생각하는 것이 바람직하다.

나. 진공치환(vacuum purge)

압력치환과 동일하게 용기류의 치환에 적용하기 좋은 방법이다. 치환의 횟수는 압력치환 보다 작으나 진공펌프를 준비하는 등 번거로움이 있다.

다. 스위프치환(sweep-through purge)

배관류와 같이 부피 보다는 길이가 있는 설비의 치환에 적정한 방법이다. 한쪽에서 치환용 가스를 주입하고 다른 한쪽에서 배출하는 방법으로 치환이 이루어진다.

라. 사이폰치환(siphon purge)

용기류에 적용하기가 좋은 방법이며, 물과 같은 안정적인 액체를 설비의 내부에 가득채운 후 하부로 액체를 배출하고 상부에서는 치환용 가스를 공급하는 방식으로 치환이 이루어진다. 단 한 번의 치환으로 원하는 농도를 얻을 수 있다.

 

4. 치환의 횟수 및 주의사항

치환작업시에는 작업 이전에 치환의 목표치를 정한 후 작업에 치환작업을 시작해야 하는데 탄화수소를 치환하는 경우 잔류 탄화수소는 연소 또는 폭발하한치(LFL or LEL)의 25% 이하가 되도록 하여야 한다. 최종 공기로 치환을 하는 경우는 공기 중의 산소농도가 18% 이상이 되도록 하여야 한다.

 

목표가 결정되면 목표치를 달성하기위하여 적정한 횟수의 치환을 하여야한다. 치환시에 임시로 사용하는 고무호스는 노후 된 호스 사용하지 않아야 하며, 연결부위는 연결 상태를 철저히 확인하여야 한다. 취급물질별 호스의 색상 및 커넥터 크기를 달리 규정하는 것도 검토되어야한다. 액화된 가스를 배출하는 경우 고정된 배관이 아닌 임시용의 고무호스를 사용해서는 안 된다.

 

 

5. 맹판작업

맹판은 작업 시에 반드시 필요한 것이지만 작업 후에 제거되지 않을 경우 공장의 재가동에 심각한 영향을 주므로 삽입하거나 제거하는 것에 대한 관리가 철저히 이루어져야한다.

그래서 다음과 같은 사항이 필요하다.

- 맹판작업용 P&ID 준비

- 삽입위치 및 날자, 작업자 표기

- 제거위치 및 날자, 작업자 표기

- 적정규격 사용

 

6. 안전작업허가서 발행

작업 중에 발생할 수 있는 사고를 예방하기위하여 작업 전 준비사항, 작업진행 중 안전조치, 작업완료 후 정리정돈 등을 효율적으로 관리하기위하여 아래와 같은 안전작업허가서를 발행하고 모든 작업이 관리되어야 한다.

- 화기작업

- 상온(일반)작업

- 제한공간출입작업

- 전기차단작업

- 굴착작업

- 고소작업

- 기타작업

 

Reference : KOSHA 전문역량강화 3S Program